第4章测试装置的基本特性.ppt

第四章信号的调理与记录 传感器输出的信号往往是很微弱的或者非电压信号，难以直接被显示或者通过A/D转换，且有些信号本身还携带有些我们不希望有的信息或噪声。因此，在采用这些信号前，必须根据要求，对信号的幅值、驱动能力、传输特性、抗干扰能力等进行调理 第二节 调制与解调 传感器输出的电信号一般为较低频率分量（在直流至几十千赫兹之间），当被测信号比较弱时，为了实现信号的传输尤其是远距离传输，可以采用直流放大或调制与解调。 调制目的： 实现信号的传输 ②包络检波 调幅波的波形失真 相敏检波 类型 （1）按功能分：低通滤波器，高通滤波器，带通滤波器，带阻滤波器 2) 高通滤波器?　　与低通滤波相反，从频率fc1～∞，其幅频特性平直。它使信号中高于fc1的频率成分几乎不受衰减地通过，而低于fc1的频率成分将受到极大地衰减。 3) 带通滤波器?　　它的通频带在fc1～fc2之间。它使信号中高于fc1而低于fc2的频率成分可以不受衰减地通过，而其它成分受到衰减。 4) 带阻滤波器?　 与带通滤波相反，阻带在频率fc1～fc2之间。它使信号中高于fc1而低于fc2的频率成分受到衰减，其余频率成分的信号几乎不受衰减地通过。 低通滤波器和高通滤波器是滤波器的两种最基本的形式，其它的滤波器都可以分解为这两种类型的滤波器，例如：低通滤波器与高通滤波器的串联为带通滤波器，低通滤波器与高通滤波器的并联为带阻滤波器。 例如：在机械加工中常常使用的电动轮廓仪来测量工件表面粗糙度。在测量过程中，电感传感器的测针沿被测表面滑过，这时，传感器输出的电压信号中包含三种成分： （1） 表面坡度信号 x1(t) f1 （2） 表面粗糙度信号 x2(t) f2 （3） 高频电气干扰 x3(t) f3 且 f1 f2 f3 V0= x1(t)+ x2(t)+ x3(t) 我们对V0进行频谱分析： 为了准确地测量粗糙度信号，我们可以让V0分别通过一个低通滤波器和一个高通滤波器，分别滤掉f3和f1，这样f2就不失真的通过。 第四章 信号的调理与记录 　第三节 滤波器 ????????????????????????????????????????????? 1) 低通滤波器?　　从0～fc2频率之间，幅频特性平直，它可以使信号中低于fc2的频率成分几乎不受衰减地通过，而高于fc2的频率成分受到极大地衰减。 第四章 信号的调理与记录 　第三节 滤波器 第四章 信号的调理与记录 　第三节 滤波器 第四章 信号的调理与记录 　第三节 滤波器 第四章 信号的调理与记录 　第三节 滤波器 带阻滤波器 第四章 信号的调理与记录 　第三节 滤波器 低通滤波器与高通滤波器的串联 低通滤波器与高通滤波器的并联 带通滤波器 （2）按构成形式分： 　有源滤波器，无源滤波器 第四章 信号的调理与记录 　第三节 滤波器 无源滤波器：由电阻、电容等无源元件构成，通常称之为无源滤波器。 一阶无源滤波器过渡带衰减缓慢，选择性不佳，虽然可以通过把无源的RC滤波器串联，增加在过渡带的衰减速度，但受级间耦合的影响，效果是互相削弱的，而且信号的幅值也将逐渐减弱，为克服这些缺点，就需采用有源滤波器。 有源滤波器：采用运算放大器结构。 二、滤波器性能分析 　 理想滤波器是指能使通带内信号的幅值和相位都不失真，阻带内的频率成分都衰减为零的滤波器。 1、理想滤波器　 第四章 信号的调理与记录 　第三节 滤波器 理想滤波器的物理不可实现 　 理想滤波器在时域内的脉冲响应函数 h（t）为 sinc函数。脉冲响应的波形沿横坐标左、右无限延伸。 在t=0时刻单位脉冲输入滤波器之前，滤波器就已经有响应了。故物理不可实现。 第四章 信号的调理与记录 　第三节 滤波器 由h(t)图形可见，在输入?(t)到来以前，即t 0时，滤波器即有了与输入相对应的输出，显然，这违背了因果关系，任何现实系统都不可能具有这种预知未来的能力。 同样，理想高通、带通、带阻滤波器也是不存在的。实际滤波器的频域图形不可能出现直角锐变，也不会在有限频率上完全截止。理论上，实际滤波器的频域图形将延伸至| f |??。即滤波器只能对通带以外的频率成分极大地衰减而不能完全阻止其通过。 理想滤波器实现的不可能性： 2、实际滤波器 　 理想滤波器是不存在的，在实际滤波器的幅频特性图中通带和阻带间应没有严格的界限,，存在一个过渡带。 1)截止频率fc :幅频特性值等于0.707A0 所对应的频率． 2)带宽